Kas yra darbo apibrėžimas fizikoje?

Chad Baker / Getty Images

Į fizika , darbas apibrėžiamas kaip a jėga sukeliantis objekto judėjimą arba poslinkį. Esant pastoviai jėgai, darbas yra objektą veikiančios jėgos ir tos jėgos sukeliamo poslinkio skaliarinė sandauga. Nors ir jėga, ir poslinkis yra vektorius kiekiai, darbas neturi krypties dėl skaliarinės sandaugos (arba taškinės sandaugos) pobūdžio vektorinė matematika . Šis apibrėžimas atitinka tinkamą apibrėžimą, nes pastovi jėga integruojasi tik į jėgos ir atstumo sandaugą.

Skaitykite toliau, kad sužinotumėte keletą realaus darbo pavyzdžių ir kaip apskaičiuoti atliekamo darbo kiekį.

Darbo pavyzdžiai

Kasdieniame gyvenime yra daug darbo pavyzdžių. Fizikos klasė pažymi keletą: arklys tempia plūgą per lauką; tėvas, stumiantis maisto prekių vežimėlį bakalėjos parduotuvės koridoriumi; studentė, pakėlusi ant peties kuprinę, pilną knygų; sunkiaatletis, keliantis štangą virš galvos; ir rutulio stūmimą paleidžiantis olimpietis.

Apskritai, kad darbas vyktų, objektas turi būti veikiamas jėga, dėl kurios jis juda. Taigi, nusivylęs žmogus, stumdamasis į sieną, kad tik išsektų, nedirba, nes siena nejuda. Tačiau knyga, nukritusi nuo stalo ir atsitrenkusi į žemę, būtų laikoma darbu, bent jau fizikos prasme, nes jėga ( gravitacija ) veikia knygą, todėl ji pasislenka žemyn.

Kas neveikia

Įdomu tai, kad padavėjas, nešiojantis padėklą aukštai virš galvos, palaikomas viena ranka, eidamas tolygiai per kambarį, gali manyti, kad sunkiai dirba. (Jis gali net prakaituoti.) Bet iš esmės jis to nedaro bet koks dirbti. Tiesa, padavėjas jėga stumia padėklą virš galvos, taip pat tiesa, padavėjui einant padėklas juda per kambarį. Tačiau jėgos – padavėjo padėklo pakėlimas – ne priežastis dėklas judėti. „Norint sukelti poslinkį, turi būti jėgos komponentas poslinkio kryptimi“, – pažymi „The Physics Classroom“.

Darbo skaičiavimas

Pagrindinis darbo skaičiavimas iš tikrųjų yra gana paprastas:

W = Fd

Čia „W“ reiškia darbą, „F“ yra jėga, o „d“ reiškia poslinkį (arba atstumą, kurį nukeliauja objektas). Fizika vaikams pateikia šios problemos pavyzdį:

Beisbolo žaidėjas meta kamuolį 10 jėga Niutonai . Kamuolys nuskrenda 20 metrų. Koks yra bendras darbas?

Norėdami tai išspręsti, pirmiausia turite žinoti, kad Niutonas yra apibrėžiamas kaip jėga, reikalinga 1 kilogramo (2,2 svaro) masei su 1 metro (1,1 jardo) per sekundę pagreičiu užtikrinti. Niutonas paprastai sutrumpintas kaip „N“. Taigi, naudokite formulę:

W = Fd

Taigi:

W = 10 Š * 20 metrų (kur simbolis „*“ reiškia laikus)

Taigi:

Darbas = 200 džaulių

A džaulis , fizikoje vartojamas terminas, yra lygus 1 kilogramo, judančio 1 metro per sekundę greičiu, kinetinei energijai.